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關鍵詞:生物技術;應用型人才;實踐教學體系
生物技術學生就業涉足到醫藥、食品、飼料、農藥、保健品、食品添加劑、燃料、環境及生命支撐系統等各個領域,經濟發展速度在某種程度上與生物技術的發展是緊密聯系在一起的,同時,也對生物技術型應用人才培養提出了更高的要求。地方普通高校培養應用技術型人才的應用性集中體現在兩個方面:一是學術、技術和職業三者結合;二是學生社會適應能力和創新能力的提高[1]。然而面對近幾年地方院校的生物技術專業畢業生從事與專業相關職業的就業率整體呈逐年下降趨勢的局面,通過什么途徑、如何培養學生的學習能力、實踐能力、創新能力,提高社會適應能力,是當前我們亟待需要解決的問題。
1改革實踐教學體系的必要性
生物技術是一門多學科交叉融合、理論與實踐并重的新型綜合性學科[2],實踐性、應用性、前沿性都很強,而專業的實驗性和實踐性是需要大筆資金作基礎的。但我校是以石油化工為特色的工科院校,按照有所為有所不為的建設策略,生物技術專業的實驗實訓條件都很難得到充分滿足,以應用型實踐能力培養的創新和創業教育在較長一段時間里難以得到體現。由于我校生物技術專業辦學時間較短,專業建設和人才培養經驗不足,一般化教育要求和一般化教學現象比較普遍,個性化、差異化、特色化教學還存在不少問題。從就業的適應性來說,生物技術專業的畢業生可在生物制品、醫藥、食品、輕化工、環保及農業等企業從事科學研究、技術開發等工作;也可在公安、安全、食品藥品管理、農產品管理、檢驗檢疫、海關及衛生防疫等部門工作。但由于生物技術的高新技術和高投入高回報的特點,使得目前的相關企業有范圍廣、規模小和要求高的特征[4]。按照目前的實踐教學體系,難以滿足點多、量少和技術含量高的要求。另一方面,隨著社會發展,學生擇業呈現個性化和多元化發展趨勢,畢業生去向的多元化在生物技術專業畢業生中表現尤其突出,畢業生去向有中學、事業單位、繼續深造讀研、營銷、生物化工生產企業和自主創業等。因此,傳統的實踐教學模式已遠遠不能滿足社會發展對生物技術專業人才培養的要求,必需深化教學實踐體系改革,創新實踐教學模式,構建多元化的實踐教學體系,才能滿足學生的個性發展,提高社會適應能力,增加學生的就業機會。
2適應社會需求,構建實踐教學體系
2.1整合實踐教學內容,創新實踐教學體系
完善的實踐教學體系是保證實踐教學質量的基礎,按照技術應用型高級人才培養目標要求,人才培養方案把統籌安排課堂實驗、認知實習、生產實習、課程設計和畢業論文(設計)五個主要環節的實踐能力要素分解為基礎、提高和綜合創新三個層次,在不同階段的著重點不同,做到多層次、立體化、全方位地培養學生實踐和應用能力[2-3]。在實驗教學方面,通過增加新知識、新方法、綜合性、設計性實驗,淘汰了大部分糖類、脂類的陳舊實驗項目,增加了現代生物化學實驗內容;通過減少驗證性實驗學時,著重增加綜合性、設計性實驗學時;通過增加開放性實驗室,增加學生的操作動手的機會,提高了學生自主實驗和實踐操作能力。另外,將原來分散的實驗與理論課剝離出來,整合成獨立開設的實驗課,構建成系統模塊化的專業實驗體系。如將原來獨立開設的《生物化學實驗》和《分子生物學實驗》整合為《生物化學與分子生物學實驗》,將《遺傳學實驗》和《細胞生物學實驗》整合為《基礎實驗二》,結果,既避免了原來附屬于理論課中的實驗內容和實驗項目的重復,又有利于實驗內容的綜合與提高,有利于設計性實驗和綜合性的開設,大大提高了學生綜合實驗操作和應用知識的能力。在實習實訓環節上,以生物與食品工程實驗教學中心為主要實踐基地,建立了植物組織培養、食品檢驗和發酵工程等實訓室。針對不同年級學生的實訓要求,構建了由認知實習、基礎分析測試實習、食品加工檢驗、藥品加工與檢測、綜合應用訓練、創新創業訓練等模塊組成的現代化實踐教學平臺。另外,安排了32學時在學校分析測試中心學習GC-MS聯用儀、高效液相色譜儀、傅立葉紅外光譜儀、原子吸收等儀器設備的原理和使用方法,安排2周專業技能培訓課程,結合企業生產實際需要,系統訓練食品微生物的檢測和理化分析能力,大大提高了學生實習實訓的效果。在設計環節上,將基礎課程設計和專業課程設計按照“由淺入深、由單項到綜合、循序漸進”的要求設計教學內容。在畢業設計和畢業論文方面,選題要結合企業的實際需求或教師科研項目和自己的興趣,這樣,既能實實在在做一些科研工作,又能得到足夠的經費的支持。另外,還要狠抓開題報告、中期檢查和畢業答辯等三個環節,經過畢業設計(論文)環節,學生的獨立科研實踐能力得到了大大的提升。在課外實踐方面,嚴格執行素質拓展計劃,并每年分別舉行一次微生物實驗大賽和生物化學實驗技能大賽,積極組織參加省級各類競賽和科研活動,如廣東省大學生創新性實驗訓練計劃項目、廣東省挑戰杯實驗大賽和廣東省大中專科技節之生物化學技能大賽等。通過課外社會實踐活動、志愿活動、公益勞動、創新創業活動、技能培訓和各類科技競賽等活動,培養和提高了學生政治思想素質、團結協作精神、創新創業意識和實踐動手能力。
2.2優化實踐教學資源,打造高水平教學平臺
高水平的實踐教學平臺是保障實踐教學體系中各個要素高效運作的關鍵,如果沒有平臺的支撐,再好的內容設計也將會顯得空洞無物。通過優化和調整校內實踐教學資源,精心打造不同類型的實踐教學平臺,為實踐教學的順利開展搭建起良好的平臺。生物與食品工程實驗教學中心是在原生物食品實驗中心的基礎上建立的以生物食品專業基礎教學實驗為主體,大類學科共享的專業實驗教學平臺為補充的實驗實踐教學平臺。實驗室分為食品工藝、食品營養、微生物學、生物化學、分子生物學、發酵工程等基礎實驗室,另外根據教師的課題和研究方向,建設多個功能研究室,彼此相對獨立,但資源共享,長期對學生開放,學生可在研究室內開展科學實驗和畢業論文(設計)活動。自大學二年級開始,從大學生創新訓練實驗項目入手,到組建課外科技團隊,組隊參加不同學科、不同層次的競賽,有計劃、有組織地對學生進行難易程度不同的科研訓練。近幾年有300多名學生直接參加了30多項科研項目,學生多次獲得挑戰杯和生化技能大賽的獎項。今年(2015年)的畢業論文(設計)的質量有了明顯的提高,大分子的研究深入到分子水平,小分子的分析充分利用先進的儀器設備,如高效液相,在線系統GPC-GC-MS聯用分析儀、傅立葉紅外光譜分析儀等已被廣泛使用,大大提高實驗的精確度和效率,同時提高學生的科研和創新能力。
2.3拓展實踐教學空間,創新實踐教學模式
在注重整合校內教學資源,構建校內實踐教學平臺的同時,學院大力加強與現代高新企業或研究開發機構的聯合辦學[5],通過共建實習實訓基地和實驗室,使學生培養與社會需求得到緊密結合。現已建成20多個穩定的校外實習基地,拓展了學生實習、實訓與畢業論文(設計)等實踐教學空間。學生根據專業特點和個人就業的方向,分別到不同性質的實習基地進行實習。實習基地為學生配備經驗豐富的科研和技術人員進行指導,如生物技術專業的學生主要集中到大中型企事業單位或學校實習,如茂名市質量技術監督局、廣東星河生物科技股份有限公司、維多生物制品公司、長興水產有限公司、茂名市第十六中學和茂名市官山學校等。充分利用實習基地的技術裝備優勢和人才優勢,組織學生到這些單位完成畢業論文(設計),如18位同學到茂名市質量技術監督局的中國化學危險品檢驗中心,12位同學到藥品檢驗所和10位同學到檢驗檢疫局進行實習的同時,進行畢業論文(設計)工作,采取“雙導師制”指導學生,結合實習單位的研發的內容和方向開展畢業論文(設計),部分研究成果直接應用到企事業單位或學校的實驗室建設中。實習結束后,要求學生撰寫3000字的實習報告,集中召開實結交流匯報會,以便學生了解所有實習點的情況,豐富實習內容,擴大知識面。各實習點選出一名代表就實習單位概況、實習工作內容和心得體會等方面借助PPT進行匯報交流,2010級共有12個代表作了發言。通過合理安排、嚴格紀律、認真指導、集中交流等相關工作,使實習教學質量得到提高。學生真正把從課本學到的知識應用到了生產實際中,專業知識得到進一步鞏固,知識面得到拓展,生產實踐能力有較大提高。
3結語
關鍵詞:食品科學與工程專業;本科生畢業論文;指導
中圖分類號:G642.477 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)15-0213-02
食品科學與工程專業的主要培養目標是使學生掌握各種食品加工技術的基本原理和加工工藝,培養學生動手和從事科研的工作能力,強化學生獨立分析和解決問題、綜合設計及創新等方面的能力[1]。食品科學與工程專業畢業論文一般是通過實驗獲得實驗數據、完成數據分析、撰寫論文和最終通過論文答辯[1]。通過畢業論文的完成,使學生能夠綜合運用所學知識,獨立地分析和解決問題,為其順利進入社會奠定基礎。目前由于大學嚴重擴招和就業形勢嚴峻,本科畢業論文整體水平呈現逐年下滑的趨勢[2]。因此,提高本科畢業論文水平對提升大學生綜合素質具有重要意義。上海理工大學在對食品科學與工程專業本科畢業論文教學過程中,以“上海食品微生物工程研究中心”為載體,對畢業論文指導工作進行探索和實踐。本文以指導上海理工大學食品科學與工程專業畢業論文工作為例,現將有關的指導經驗與體會進行介紹,以期為本專業本科畢業論文的指導工作提供有益的參考。
一、論文選題
本科畢業論文學院安排在第八學期進行,但經常與學生就業、考研和公務員面試等相沖突[3],導致很多學生不能保證足夠的時間和精力來完成畢業論文,最終影響畢業論文質量,尤其是實驗性和探索性強的課題影響嚴重。為了避免影響學生就業,食品科學與工程專業的指導教師會將畢業論文啟動工作提前至第六學期末,使學生有充足的時間來完成畢業論文工作。畢業論文質量好壞關鍵在選題[4],雖然許多學者提倡本科畢業論文選題要新穎和創新[5],來培養學生的創新意識和創新能力,但筆者認為畢業論文選題應難度適宜,兼顧新穎創新即可。畢業論文主要是考察學生所具備的專業素質,所以畢業課題涉及的知識范圍和理論深度要符合學生所學理論知識和專業技能,且能夠進一步深化學生所學的知識,使其能夠受到科研能力的基本訓練,通過努力最終能在規定時間內完成課題研究[5]。
興趣是最好的老師,只有學生感興趣才能保證學生全身心的投入,才能消除學生心中“畢業論文隨便做做就能通過”的消極思想,確保畢業論文最終順利完成。因此,筆者根據學生的科研興趣和自身承擔的科研項目,結合上海食品微生物工程研究中心的研究方向及實驗條件來確定論文題目。例如,干酪乳桿菌是一種具有調節人體腸道菌群、促進消化吸收和增強人體免疫力等多種益生功能的乳酸菌[6],廣泛應用在酸奶等食品生產中[7]。學生對干酪乳桿菌研究感興趣,通過對其基因組分析發現,基因組中并不存在膽鹽水解酶基因,造成其對膽鹽的耐受性不強。因此,學生和筆者討論后,選題確定為“在干酪乳桿菌中異源表達植物乳桿菌來源的膽鹽水解酶”,從而提高了干酪乳桿菌的膽鹽耐受性。
二、實驗研究
選題是畢業論文的基礎,實驗研究是畢業論文的核心[8,9]。利用實驗研究,要充分培養學生的動手能力和科研思維能力,使學生能夠具備分析和解決問題的能力。筆者認為,在實驗準備期,應對學生實驗操作和儀器使用進行系統培訓,使學生較為熟練地掌握論文所需的各項實驗和儀器操作技能,盡可能避免不必要的實驗失敗和儀器損壞,以保證畢業論文順利完成[10]。例如,上海食品微生物工程研究中心在進行食品微生物相關課題研究前,都會安排學生進行微生物學基本操作技能的培訓,包括培養基的制備和滅菌、微生物接種和培養,以及各種儀器,如搖床、培養箱、分光光度計和顯微鏡的使用等。此外,指導教師應指導學生進行課題文獻查閱,了解最新國內外研究進展,進行實驗方案設計,并與指導教師討論,最終確定實驗方案。在實驗實施過程中,指導教師對學生還要反復強調科研是探索性和創新性強的工作,要告誡學生不要怕實驗失敗,要允許實驗失敗,要在失敗中找原因,不斷改進實驗方法和提升自我實驗操作技能[10]。
三、論文撰寫
畢業論文撰寫是培養學生提出問題、對實驗結果進行分析、討論并得出結論的能力過程[5]。畢業論文是具有學術規范的科學性和總結性的學術論文,所以撰寫論文時既要嚴謹、通俗易懂又要具有專業性[5]。學生在全部實驗完成后,按照學院相關要求完成畢業論文初稿撰寫,并交由指導教師進行修改。筆者認為目前學生在撰寫畢業論文過程中,對學術性語言和邏輯條理性表述較差,論文口語化非常嚴重,有些段落上下文甚至毫無邏輯。因此,指導教師對論文語言、邏輯條理、數據分析、結果與討論等部分應做出重點修改和指導,并返回給學生繼續修改,反復多次后才能定稿。畢業論文修改過程是一個對整個驗結果提練和升華的過程,可以讓學生對整個畢業論文有更深層次的認識和體會。
四、結論
畢業論文是大學人才培養過程中的重要環節,它是全面考核學生綜合素質的有效方式[4]。通過對食品科學與工程專業學生進行畢業論文指導與訓練,使學生充分鍛煉了動手能力、科研思維能力和團隊協作能力,最終使學生科研能力等素質得到了顯著提升。指導本科生畢業論文是高校教師一項重要的教學工作[5],希望本文的指導經驗與體會介紹,能為本專業本科畢業論文的指導工作提供有益的參考。
參考文獻:
[1]李玉邯,陳宇飛,楊柳,張一.應用型地方本科院校食品科學與工程專業實踐教學探討[J].食品安全導刊,2015,(30).
[2]吳仲,李小艷,徐偉.食品科學與工程專業本科畢業設計的探索[J].大學教育,2015,(4):74-75.
[3]游新勇,汪磊,王國澤,呂俊麗.食品科學與工程專業實驗課程與畢業論文的改革與探討[J].教育教學論壇,2014,(1):134-135.
[4]修江帆,趙文靜,張春林,陳漢彬.生物技術專業本科畢業論文設計性實驗的初探――以環帶庫蚊ISSR-PCR反應體系建立及優化為例[J].貴州師范學院學報,2014,30(3):82-84.
[5]張立全.指導生物學科本科生畢業論文的實踐和體會[J].大學教育,2013,(20):28-29.
[6]Wang G,Yin S,An H,Chen S,Hao Y. Coexpression of bile salt hydrolase gene and catalase gene remarkably improves oxidative stress and bile salt resistance in Lactobacillus casei[J]. J Ind Microbiol Biotechnol,2011,38(8):985-990.
[7]Ai L,Guo Q,Ding H,Guo B,Chen W,Cui SW. Structure characterization of exopolysaccharides from Lactobacillus casei LC2W from skim milk[J]. Food Hydrocolloids,2016,(56):134-143.
[8]程敏. 制藥工程專業本科畢業論文探索與實踐――以黃精多糖的提取、鑒別、含量測定為例[J]. 亞太傳統醫藥,2016,12(12):143-145.
關鍵詞:生物科學 健康教育 專業建設方向
中圖分類號:G4 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2013)03(b)-0044-02
生物科學代表著21世紀自然科學的前沿,是孕育關鍵性突破的學科之一。生物科學是研究生物的形態,結構,生理,分類,遺傳,變異和進化的科學,它以培養基礎性,研究性人才為主。海南醫學院是一個地方性本科醫學院校,為了適應地方經濟的發展需求和學校本身的發展,我校于2009年開設了生物科學專業,學制四年,同時,為了適應就業市場的需要,將生物科學專業設定為健康教育方向。
在專業開設之初,我們通過對一些院校的調研后發現,多數學校的生物科學專業普遍存在著沒有明確的學科定位,專業設置雷同,沒有具體的研究方向和針對性等現象。在教學過程中僅僅以理論課教學為主,缺少實驗教學和專業實踐。這種不顧自身特色和條件,追求時髦,一哄而起,搞形式主義的辦學,既保證不了教學質量,擴大不了辦學規模,又不能辦出其自身特色,也極大的浪費了教育資源。
本文在總結以上專業建設方面遇到的問題和分析國內醫學院校生物科學專業建設與就業市場趨勢的基礎上,闡述了我校在生物科學專業建設的一些做法和體會,以期為醫學類院校生物科學專業建設提供發展思路。
1 明確學科定位
在教育部2001年頒布的“高等學校本科專業目錄”中與生命科學有關的專業主要有三個:生物科學,生物技術和生物工程。許多學校都設置有其中的二個或者二個以上的該類專業。因此,人才培養方案中應使這三類專業有所區別。生物科學是一門基礎學科,它是研究生物的形態,結構,生理,分類,遺傳,變異和進化的科學,它以培養基礎性,研究性人才為主;生物技術是應用自然科學及工程學原理,依靠生物作為反應器,將物料進行加工,以提品為社會服務的技術,它是側重理科,理工管結合的復合型專業,以培養應用性人才為主;而生物工程則是生物技術研究中側重于后期產品處理的部分,是側重工科,理工管結合的復合型專業,仍以培養應用性復合型人才為主。這一分類特點決定了生物科學是基礎性學科,其他兩門應用性學科是在其基礎上,結合其他學科的研究成果發展出來的。
生物科學包括了微生物學,生物化學,細胞生物學,免疫學,育種技術等幾乎所有與生命科學有關的學科,同時又與化學,化學工程學,數學,微電子技術,計算機科學等生物學領域之外的尖端基礎學科相結合,從而形成一門多科學互相滲透的綜合性學科。因而作為生物科學專業的本科生經常面臨哪些基本知識,基本理論應該優先掌握的困惑;而作為教師也經常需要考慮哪些基本知識,基本理論應該優先重點向學生講授,如何培養出適應時展,緊隨世界潮流的生物科學專業人才。在一般綜合性大學中,這個專業的人才是以研究性的培養模式進行培養的,在一般本科醫學院校生物科學專業辦學總體思路是:“夯實基礎,拓寬知識面,立足于現代生物科學技術改造提升傳統產業,因地制宜,辦出特色,面向現代生物技術產業主戰場培養應用型,復合型生物科學人才”。
海南醫學院是地方性醫學院校,其辦學宗旨是為地方培養實用技術應用型人才,因此,生物科學專業建設不能像綜合性大學一樣,而應該從生物科學基礎理論入手,在專業方向上選擇由生物科學衍生的相關實用技術性方向,以就業為導向,培養適應市場需求技術型人才。從應用的角度來認識,生物科學是人類對生物資源的利用,改造并為人類提供服務的一門學科。在此認識的基礎上才能建立科學可行的教育體系,科研體系和管理體系。目前這三個體系涉及的主要研究領域和方向有如下幾個方面:(1)生物化工與材料;(2)環境與環境生態;(3)農業生物技術;(4)生物醫學醫藥工程;(5)食品生物技術;(6)能源生物技術;(7)生物制藥;(8)基礎生物技術;(9)生物工程技術仿生;(10)生物戰劑及其防御;(11)生物檢測檢驗技術。從以上專業方向發展分析,適合醫學院校生物科學應用技術型的專業方向有生物醫學醫藥工程、生物制藥和生物檢測檢驗技術。其中適合我校生物科學發展方向的是生物檢驗檢測。
綜合以上分析,我校的生物科學專業的學科定位是:以培養應用型人才為主的專業,是理工管結合,以理為主的新興復合型專業。通過培養使學生具有扎實的生物科學理論知識,掌握生物技術基本實驗技能,了解學科發展前沿,能在工業,醫藥,食品,環保等行業的企業,事業和行政管理部門從事與生物檢驗檢測有關的應用研究,技術開發,生產管理和行政管理等工作的高級專門人才。
2 完善課程體系設計
2.1 擴大基礎課教學,增加選修課比例,優化課程體系結構
調整課程結構是課程體系優化的前提。基礎課程一般都具有較高的穩定性和較寬的適應性,是培養和發展學生智能,增強畢業后發展潛力的重要基礎。為此要特別注意加強公共基礎,專業基礎課的教學。同時根據生物科學畢業生去向和我校的學分管理制度,我們在構建生物科學專業課程體系中,大量增設選修課,主要涉及人體解剖生理學,藥理學,細胞生物學,藥物化學,生物技術制藥,微生物檢驗等。通過增設選修課,可以增加專業基礎知識,加強素質教育與能力培養,拓寬專業口徑,使學生更能適應市場需求。
2.2 重視教學內容的改革
在改革課程結構的同時,重視課程內容的調整。教學大綱是進行課堂教學的基本依據,編好教學大綱是進行課堂教學的關鍵環節,對規范課程教學和保證教學質量具有重要意義。課程內容的改革要從教學大綱著手,通過調查,研究和討論,對每門課編制出切實可行的教學大綱,大綱強調突出重點,難點,加強了實踐環節,強調實驗,實習基本技能的掌握。細化各章內容,明確課程交叉內容所屬,例如基本原理部分前面課程已講授,后面應用的課程時就不再細講,確保課程內容不重復,實驗內容不雷同。
2.3 增強師資隊伍建設
根據教學體系和課程體系的教學需要培養和引進理工結合的高層次人才。在學科建設經費和學院的支持下,加強專業基礎課和專業課老師在教學及科研方面能力的提升。對年輕教師特別是非生物背景的教師進行了全方位的培養。建議全體在崗教師加速知識結構調整和知識更新。高素質師資隊伍的建設,有利于推進課程體系和教學內容的改革。為該學科專業的發展奠定了堅實基礎。
2.4 加強實習及畢業環節教學體系的建設
進行素質教育是時代對高等教育人才培養的基本要求。素質教育的核心是培養學生的創新精神和實踐能力。教學實踐環節在培養學生的工程實踐觀念,提高學生的素質,啟迪學生的創新思維,開發學生創新潛能,鍛煉學生創新能力,鞏固理論知識,提高學生實踐動手能力與獨立工作能力,以及培養學生理論聯系實際,分析問題,和解決問題的綜合能力方面具有其它教學環節無法替代的重要作用。在實習及畢業教學環節中,我們主要做了以下兩方面的工作:
(1)制定生產實習的動態監控措施及成績評定體系。評價指標體系是搞好評價工作的基礎,它不僅是對生產實習進行評價的依據,而且會對實習教學環節中的各項工作起到引導和推動作用。因此,一個科學的評價指標體系不僅應能客觀,全面地反映實習教學的水平及其效果,而且還應遵循科學性和可操作性。根據上述原則,我們設計了生產實習評價指標體系。修改,制訂了詳細而具體的生產實綱。摒棄了傳統的提綱式指導大綱,改為具體的以車間或工段為單位的實習要求內容和指導,讓學生充分明確實習的內容和要求,同時,可起到督促實習指導教師的作用。
(2)規范畢業設計(論文)開題報告,提高畢業設計(論文)質量。以表格形式,要求本科畢業論文之前,充分明確該課題的背景、意義、主要研究內容方法、技術路線、工作進度和技術指標等內容,并在全院范圍內進行公開的,正規的開題報告,給該專業的師生提供了一次較好的學術交流機會,有助于拓寬學生的專業視野,活躍學術氣氛,全面提升生物科學專業的畢業設計(論文)質量。與此同時,我們還制定了畢業設計(論文)批改方案,以規范畢業設計(論文)的撰寫,提高畢業設計(論文)質量。
參考文獻
[1] 高等教育司編.普通高等學校本科專業目錄和專業介紹[M].北京:高等教育出版社.
[2] 蔡婀娜,李夏蘭,陳宏文.生物工程專業實驗課教改探討[J].高等理科教育,2000(4):48-50.
[3] 劉斌,吳茜茜,吳克,等.開放實驗室培養生物工程學生能力[J].合肥聯合大學學報,2000(4):12-13.
[4] 吳克,蔡敬民,張潔,等.生物工程學科發展中的人才培養模式探索[J].生物學雜志,1999,16(5):35-36.
[5] 趙晴.加強課程建設切實提高教學質量[J].高等理科教育,2001(6):75-78.
[6] 周滿生.當前國際教育改革的若干動向和趨勢[J].比較教育,1999(6):17-21.
[7] 林連兵,陳朝銀,余旭亞,等.把課程教育融于網絡教學之中[C]//發展與探索.2001云南省現代教育技術優秀論文集,昆明:云南科技出版社,2002.
[8] 余旭亞,林連兵,李濤,等.多媒體與實驗教學相結合的理論與實踐[M]//發展與探索―― 2001云南省現代教育技術優秀論文集.昆明:云南科技出版社,2002.
The Reform of Comprehensive Experiment Teachingof the Genetic Engineering of Food
Mu Wanmeng Zhang Taomiao Ming GuangCui E Jiangbo
(State Key Laboratory of Food Science and Technology,Jiangnan University,Wuxi Jiangsu,214122,China)
Abstract:The genetic engineering of food plays a decisive role in the field of modern food biotechnology. Research the genetic engineering comprehensive experiment teaching method of undergraduate of food science professional background and design the comprehensive experiment system of gene engineering for major in food are urgent things.The present article analyzed the problems existing in the experiment teaching of genetic engineering of food,and the teaching reformation can carry on from the following five aspects,namely,optimizing experiment teaching contents,introducing the open experiment or combining the teaching and scientific research,transforming the way students participate in teaching, innovating the experiment report, improving student performance evaluation methods.The implementation of the teaching reform of the innovative practice can achieve the goal of training innovative talent.
Key words:Food;Genetic engineering; Comprehensive experiment; Innovativeness;Teaching reform
基因工程作為一門獨立的學科誕生于20世紀70年代,經過40年的發展已經是現代生物技術中的核心學科和四大工程技術之一,其廣泛應用于食品、農業、工業、醫藥等領域[1]。基因工程是一門集理論與實踐與一體的學科,其研究方法與技術貫穿現代生命科學的每個領域。食品科學是整合和應用多個學科(化學、物理、生物、機械等)的基礎知識來研究食品的理化、生化以及食品加工原理和工藝的一門交叉學科。食品生物技術是食品加工領域的前沿交叉學科技術,其包括四大工程技術[2],即食品基因工程、食品細胞工程、食品發酵工程和食品酶工程。而食品基因工程作為食品生物技術上游的關鍵學科,對現代食品生物技術的發展具有舉足輕重的支撐作用。食品基因工程綜合實驗作為食品基因工程理論課的實踐課程,是一門非常重要的課程,根據食品專業的課程特點研究食品科學專業背景本科生的基因工程綜合實驗教學方法以及設計與構建適用于食品專業本科生的基因工程綜合實驗體系是值得研究的課題。
1 食品基因工程實驗教學中存在的問題及改革的必要性分析
食品基因工程實驗教學內容不能緊跟學科發展的步伐,內容古板陳舊[3-5]。目前的實驗課大綱包含的實驗內容按授課順序為:目的基因的PCR擴增、核酸電泳檢測、大腸桿菌感受態細胞的制備、質粒轉化、質粒DNA的抽提、重組質粒的酶譜鑒定、重組細胞的誘導表達、重組酶的親和層析純化、SDS-PAGE蛋白電泳鑒定,共9個實驗,即80個學時。實驗教學模式為基礎性的驗證性實驗,即用課題組里碩士或博士已經成功的實驗中的主要實驗材料(例如目的基因或質粒等)進行實驗。做這種驗證性實驗,如果操作步驟不出大的問題,基本上就能夠得到預期的實驗結果。這種實驗模式在一定程度上能夠使學生溫習在理論課堂上學的知識,且能夠鍛煉同學們的實驗動手能力,可以從實驗中學到一定的實驗技能,但是對學生的創新性思維訓練不能起到明顯的作用,學生無法體驗實驗的失敗,也就不能分析失敗的原因,對實驗的理解也就有了局限性。
實驗教學存在的另一個突出問題就是實驗教學方法單一[4,5]。實驗教學采用的是傳統的教學方式,老師在實驗前會先把講義上的內容(包括實驗目的、原理、步驟)講解一遍,然后就讓同學們照著講義上的實驗步驟一步一步去做,學生只是參與了實驗結果的輸出,沒有深入思考實驗的機會。在整個實驗過程中,學生大部分時間都是處于被動學習接受的狀態,獨立思考問題的時間很少。學生只是在實驗操作技能上有些許提升,而比較重要的分析問題和解決問題的能力沒有任何鍛煉和提高。掌握的這些基礎的具有驗證性實驗性質的食品基因工程實驗室還是不能獨立開展創新型實驗研究。
還有一個問題就是考核方式不合理[5,6]。學生成績考核的方式影響著他們的學習態度,良好的評價方法能夠激發他們主動學習和探索知識的欲望,如何突出學生的綜合素質和能力,成績考核方式顯得特別重要。傳統的實驗課成績評定方式是老師通過學生的實驗報告的書寫情況來給定一個分數,這種評定方式只能反應學生課下寫作業的認真程度,無法判斷學生在實驗課上的表現,而作為實驗課,要靠動手去操作才能得出實驗結果,學生的動手能力這個評判實驗課的重要因素給忽略掉了。從這里可以看出實驗課成績的傳統評定方式的局限性。
鑒于在實驗教學中出現的種種問題,這種模式已經不再適應我國培養創新性人才的需要,必須對這種教學方式進行改革。改革的重點是向以“知識構建和問題求解”為特點的“創新性實踐教學”模式發展。這種綜合型的教學模式與以往的那種“驗證性實驗教學”模式相比涉及的知識面和深度要高的多,更能夠激發同學們的創新思維。這種實驗模式以創新性實驗研究學習為主,不斷提高人的主動求知的欲望,達到更好的學習效果。
2 食品基因工程實驗教學改革的具體實施
2.1 優化實驗教學內容
對食品基因工程實驗課程大綱進行優化設計[2,6]。食品基因工程實驗是一門系統性和綜合性很強的課程,設計實驗教學內容時不僅應強調其基礎性也應該強調其綜合性。基因工程實驗是由不同的實驗模塊組成的一個系統性的綜合實驗,每個實驗模塊之間都存在著緊密的聯系,是環環相扣的一個過程,前一個實驗的結果通常作為下一步實驗的原材料。因此,只有在上一個實驗取得可靠的實驗結果后才能進入下一步實驗,使學生至始至終都樹立完整的科學研究概念。
基因工程實驗內容豐富多彩,考慮到食品學科的發展,結合實驗室在微生物酶研究方面的豐富經驗,我們應選擇一個與食品生物技術密切相關的食品酶為研究對象,設立一個綜合性研究課題,如D-阿洛酮糖3-差向異構酶的克隆、表達及性質鑒定,實驗應該包含上面提到的九個實驗的全部內容。基因工程綜合實驗中每個實驗模塊的連續性特點就要求該實驗課程應該在一個完整的時間段內有條不紊的全部做完,按照實驗大綱的安排,可以安排一兩周的整塊時間來做這個綜合性實驗。食品基因工程實驗的綜合性和復雜性對學生們來說是最大的考驗,但是這也是培養學生良好的科研理念及思維方式的很好機遇。通過實驗不僅使學生能夠了解基本的實驗原理及熟練掌握實驗操作過程,而且還能幫助他們建立好的實驗素養及培養團隊協作能力。
2.2 引進開放式實驗或教學與科研相結合
食品基因工程實驗采用開放性實驗或者與科研相結合的方式,可以給學生的創新思維訓練提供更廣闊的平臺[3,4,5,7]。開放性實驗是指在老師規定的一個課題范圍內,同學們可以自由選題,從課題方案的設計到課題的操作實施整個過程都是同學們掌控的。當然在關系實驗失敗與否的實驗方案設計階段,老師會對學生的設計方案進行最后的確定,如果有不妥的地方會讓學生進行修改,這樣以來學生可以在接下來的實驗操作過程能夠順利進行。把基因工程實驗課和指導老師的科研項目相結合,這是個大膽的嘗試。在同學們參與任課老師的科研項目過程中,可以激發同學們的學習興趣,鍛煉學生把握課題研究方向的能力,有助于學生創新性思維的培養。
2.3 轉變學生參與教學方式
讓學生參與食品基因工程實驗教學的每個環節[8]。從實驗的準備階段開始就讓學生參與進來。以往的實驗課程,不管是有機實驗還是無機實驗,學生們在進入實驗室前,所有實驗過程中要用到的試劑和原材料都已準備就緒。讓學生參與實驗的每個環節有助于加深他們對實驗的深刻理解。基因工程實驗一般都是按照一些成熟的操作步驟做的,操作起來不是很難,而實驗的大部分時間都花費在了實驗的準備工作上。基因工程實驗不同于以往實驗的特點之一就是一些原材料需要滅菌且部分操作要在無菌條件下進行。通過參與實驗的準備學生們能夠了解哪些需要事先滅菌,哪些需要在無菌條件下操作。培養基及種類繁多的試劑的配制也需要大量的人力參與。學生們也能熟悉實驗中用到的基本儀器的使用,包括高壓滅菌鍋、PCR儀、蛋白和核酸電泳系統、凝膠成像系統、色譜柱的使用等等。通過讓同學們參與實驗的各個環節,使同學們更好的理解整個實驗流程。整個實驗流程做下來,可以使每個學生都能夠單獨的完成整個實驗。在實驗過程中,要灌輸過程重于結果的思想,減輕學生們更看重結果的負重,使學生更有效地獲得知識和能力,從實驗中得到更多的收獲,進一步提高學生的動手能力。
積極推廣多種多樣的教學模式。所有的教學模式可以歸為兩類,第一類以老師為主導,第二類是把學生作為主導。首先說第一類,老師起主導作用,即老師主講,但在傳統教學模式上做些變動,即變成互動式教學。這種互動式教學方法需要學生的積極配合。作為學生,應該在實驗開始之前通過預習全部的實驗講義掌握整個實驗的流程,實驗與實驗的銜接以及基礎的實驗知識,如實驗目的和原理、實驗操作步驟,通過查閱資料獲取實驗注意事項,做出預案以防實驗失敗,對整個實驗有一個整體的深入理解。老師可以隨機提出一些問題讓同學們回答,學生們也可以就某些實驗疑點向老師請教,活躍課堂氛圍,那些表現好的學生在評定成績時可以獲得額外的加分機會。這種方式能夠更積極的調動學生參與實驗的熱情。另外一種教學方法就是采取角色互換的教學方式,第一種是老師講學生聽,而這一種是把老師和學生的角色互換,由學生在講臺上主講,然后大家補充和討論,最后由老師做出點評、總結。這是一種大膽的嘗試,對學生的要求很高,需要學生對實驗有透徹的理解。
2.4 實驗報告的創新
傳統的實驗報告由實驗目的原理、實驗步驟、實驗結果、討論及思考題這幾部分構成,這樣的寫法幾乎是一個實驗報告的標準格式。由于傳統實驗課中的每個實驗是獨立的,是互不影響的,而每個實驗的內容相對較少,采用標準格式書寫讓人對這個實驗一目了然。但是食品基因工程實驗是一個綜合性的大實驗,每個實驗都是相互有聯系的,完全可以作為一個本科生的畢業課題來對待。所以,可以嘗試讓學生們按照畢業論文的格式書寫這個綜合實驗的內容,也就構成了一個小論文[6]。按照論文的格式來寫,首先第一部分是緒論,寫這種食品酶的研究背景及研究目的和意義,然后第二部分就寫所做的實驗部分,包括前言、材料與方法、主要試劑和儀器,接下來就是實驗步驟,最后是實驗結果和討論部分。在小論文的最后部分可以做個小結。這種寫法有助于開闊學生的視野,不只是把目光局限在一個個獨立的實驗上面,而用開放的思維去思考整個實驗。也可以讓學生們盡早接觸畢業論文的書寫格式,為學生真正的畢業論文寫作打下基礎。
2.5 改進學生成績考核方式
以前的實驗課成績評定方式是通過實驗報告的分數給定的,這種評分方式過于單一化,有諸多弊端,所以我們要擯棄這種傳統的實驗課成績評定方式。學生的成績是由多種因素共同決定的,這些因素可以歸納如下:實驗小論文,實驗操作測評,平時表現與出勤[7,9,10,11]。這三個部分應該按照一定的比例分數構成一個學生的總成績。小論文的質量應該是這個綜合實驗的最重要評判指標,反應學生實驗的結果及對待實驗的認真態度。實驗操作測評有老師在實驗課進行期間的巡視觀察來判斷學生的操作實驗的動手能力。平時表現與出勤則反應了學生課堂上的積極性及參與度。這幾種因素的疊加對以前單一評判標準起到很好的平衡作用,能夠更有效的促進學生的學習興趣。
【關鍵詞】現代微生物技術 教學內容 教學方法 考核方式
現代微生物技術是食品工程、生物工程、環境工程等專業必修的專業課,實驗教學是培養研究生素質和科研能力的重要環節之一, 在當前多學科交叉融合的新形勢下,注重研究生素質培養,提高他們的科研能力顯得尤為重要[1]。近年來,隨著研究生教育體制的改革,開設微生物學相關專業的院校不斷增加[2],又因為研究生招生規模的不斷擴大,研究生的生源結構發生了很大變化,研究生的科研能力參差不齊。有不少新生沒有經過科研的系統訓練,科研實踐經驗少,科研意識模糊。針對這些現狀,在研究生正式進入科研狀態前,現代微生物技術實驗的開設,有助于研究生強化科研意識,提升科研素質,快速進入科學研究狀態。
1 碩士生的科研素質現狀
對于食品類專業的碩士新生們,雖然他們在本科期間都學習過微生物學實驗,但普遍存在以下問題:一是本科期間的微生物學實驗重點在基礎操作技能的訓練和知識點的學習。學生很難將這些獨立的實驗在科研中系統運用起來;二是本科階段專業人數多,許多專業人數往往超過60人,在實驗教學的課程中多采取分組方式實驗,每組少則4-5人,多則10人,導致學生的獨立訓練機會少,多數學生在實驗過程中處于觀摩狀態。基于以上原因,許多學生進入研究生階段后,對如何進行科研十分不明確,意識非常模糊,操作技能上也感到無法得心應手,進而產生新生階段的迷茫。
2 教學探索
2.1 明確教學目的,調整教學內容
現代微生物技術理論教學與實驗課教學區別較大,實驗課教學的特點是以學生動手為主,要求充分發揮學生的主觀能動性[3]。面對研究生的人才培養目標要求,在總結傳統教學工作的基礎上,從培養綜合型人才的目標出發,我們將教學內容進行重新調整。具體做法是:(1)對相互間既有聯系又重復的章節,進行重新編排,合并講解,既更加清晰又節約時間。(2)與實驗課密切相關的內容,在實驗課的教學中結合實驗過程進行講解,既豐富了實驗課內容,又減輕了理論課的壓力。上述措施可以將原來的教學內容有效壓縮,就可以充分利用時間將理論課程講解的更為透徹、細致,完成微生物學教學任務。
2.2 改進教學方法
教學的主要任務是“授之以魚不如授之以漁”,即教師應將教學重點放在學生能力的培養上[4-6]。在教學方法上應將素質教育、知識傳授和能力培養融為一體,充分體現現代教育思想。在現代微生物技術教學中,單純采用傳統的教學方法,將大量的微生物新技術、專業名詞等硬“灌輸”給學生,可能會使他們產生厭倦情緒,既不利于知識的獲取,又不利于能力的培養。因此,在教學過程中,教師應當引導學生探究現代微生物新技術的產生過程,讓學生了解這些新技術是如何有效應用的,當學生了解了知識的“背景”后,就可以用這種方法去獲取更多的知識,為日后的學習打下堅實的基礎。
2.3 科學的開設方式
由于本課程的實驗內容是現代微生物技術,所涉及的主要實驗對象是微生物,其生長和代謝是有時效性和連續性的,若按現有每周安排1-2次實驗課,每次2-3學時的方式進行,勢必無法讓學生很好地實時監測其變化過程,也無法讓學生體會科研的過程。研究生課程應打破本科實驗的分段教學模式,采用連續開課方式,即將整個課程的時間按實驗需要連貫在一起,也可將幾個實驗穿插在一起進行,這樣既可以在有限的學時內完成綜合實驗,又可以使學生能連貫地將實驗完成,充分體驗科研的整個過程。采用這種方式進行,學生完成課程后就像經歷了一次研究過程。考慮到所需時間的連續性,可將課程安排在學生其他課程的學習已基本結束,即將進入實驗室之前進行,或在研究生無其它課程的階段進行。
2.4 切實有效的考核方式
合理的成績評價有利于學生平時更認真學習,牢固掌握實驗操作,從而鞏固和提高學生動手的能力[7,8]。考核不應僅僅停留在考核學生對教學內容的記憶和理解水平上,而應將重點放在知識的運用上。理論課程考核在期末考核時將試題分為固定答案型和非固定答案型(應用型)兩大類。如在應用型考題中,給定某工業現象、生活現象,或列出所需的材料、儀器或設備,要求學生根據所學知識分析問題產生的原因,提出解決辦法,目的是檢查學生對所學知識的應用能力。
對實驗課程的考核上,除了對操作技能的考核,還應對實驗總結報告規范化,以該學科某權威期刊格式為規范,按照摘要,關鍵詞,引言,實驗材料,實驗方法,結論及討論、參考文獻等分項展開,在撰寫論文的過程中學生通過查閱大量微生物文獻,包括一部分英文文獻,拓寬視野,培養學生文獻檢索和文獻閱讀的能力,掌握科研論文撰寫規范。
參考文獻:
[1] 梁靜娟,龐宗文,申佩弘,馮家勛.微生物學碩士生《微生物學實驗技術》課程的開設研究與實踐[J].教育教學論壇,2011,2,226-227.
[2] 趙銀娟.微生物學實驗課程的教學改革體會[J].實驗室研究與探索,2013,32(3),140-142.
[3] 陳今朝.微生物學課程教學改革與實踐[J].考試周刊,2010(10):16-17
[4] 姜明,馬懷良,彌春霞,吳丹,鄧代千.微生物學課程教學改革與探索[J].安徽農業科學,2011,39(33):20835-20836.
[5] 鄧百萬,陳文強.基于能力培養的微生物實驗教學手段與方法的改革研究[J].2011,28(2):7-10.
[6] 朱丹.關于如何提高微生物實驗課的教學質量的看法[J].科技信息(科學教研),2008(17):552.
“五彩斑斕”的留德經歷
多年來,張小鶯一直沒有停下求知和奮斗的腳步。從中國藥科大學藥理學本科畢業后,張小鶯就開始了他的留學之旅,他先后赴德國柏林(洪堡、自由)大學夏洛特醫學院及德國衛生部羅伯特-科赫研究所攻讀碩士、博士學位,并擔任訪問學者。談起他的留德生活,他用“五彩斑斕”來形容,他說:“在德國,我體驗了不同的生活方式,能夠有機會轉換于不同角色,這讓我很過癮。”除了在高校學習和研究之外,他還參與了德歐抗生物恐怖襲擊的科研項目;在世界衛生組織總部以及比利時、瑞典、挪威、越南、印尼等國家的多個著名高校和機構工作和學習。
“當你有足夠的經歷和體驗,會更有利于你靜下心來做事。”厚重的經歷已經成為張小鶯的一筆寶貴財富,也讓他更加豐富了三尺講臺上的內容,他用自己的親身實踐教育著自己的學生。
毅然回國,為祖國動物藥學研究做貢獻
2006年到2008年期間,張教授受聘外國專家局智力引進專家,并協助國內開發獸用診斷試劑和新獸藥,這個由“人藥”研究轉向“獸藥”研究的舉動,使他清楚地看到了國內獸藥研究領域的嚴重“空白”。一次留學生聯誼會上,他偶然邂逅了西北農林科技大學顏永豐教授。在顏教授的引薦以及學校有關領導的誠邀下,31歲的他來到西北農林科技大學工作。他用最短的時間組建起了抗體與藥物研究課題組,經過幾年的發展,現已組建動物藥學與新獸藥研發團隊,以“抗體技術、納米藥物和抗生素替代”為研究特色,致力于獸用生物制品與新獸藥的研發。
課題組建立5年內,獲批了包括教育部海外名師項目、自然基金委外國青年學者研究基金項目、國家外國專家局高端外國專家項目、德國DAAD和DFG等一批國際和國內科研項目。
面對我國動物疫病防控體系薄弱,抗生素濫用、動物源食品安全與獸藥殘留檢測方面存在的問題,張教授團隊積極通過基因工程、抗體工程、納米制劑、天然產物研究等手段,針對我國流行疫病、動物食品獸藥殘留和違禁添加劑,研發快速檢測試劑盒;多渠道開展抗生素替代研究:篩選制備可中和病原菌或毒素的抗體、抗菌肽以及配套高表達菌株、天然抑菌殺菌物質、抗菌納米藥物;從結構生物學角度,深入研究抗體進化與分化機理、抗體的受體識別與轉運機制、不同類型抗體的藥用價值。目前,團隊已經研發了一批具有檢測功能的多抗及單抗產品,并成功應用于藥物殘留及違禁物檢測和動物疾病的檢測。其中,BVDV檢測試劑盒獲得2008年教育部、科技部“春暉杯”留學人員創新創業大賽一等獎。技術上的突破極大地拓展了抗體在動物食品安全與獸藥殘留檢測方面的應用,其產品為我國食品生物安全監控和社會穩定做出了直接的貢獻。國際合作研究也給我國抗生素替代研究帶來了全新的思路和技術,抗體及與益生菌聯合應用治療抗生素耐藥性腹瀉;建立中國植物提取物庫,對具有抗菌抗毒力因子的天然活性物質進行通量化篩選,實現先導藥物的快速發現;利用納米生物技術,制備抗菌納米藥物。這些理念和技術將對我國生物技術藥物和天然產物藥物研究產生重要影響,并將在我國抗生素替代研究中發揮巨大作用。
張教授還作為第三屆全國獸藥殘留專家委員會委員、陜西省優秀歸僑以及一批國際、國內學術團體的成員,就動物源食品安全、動物藥學發展與新獸藥研發積極向有關部門建言獻策。
未來,張教授團隊將著眼于抗生素替代產品的研發,建立我國違禁添加獸用相關制劑的高通量快速檢測方法,參與制定獸藥殘留檢測標準,為人類吃上健康安全的食品保駕護航。面對自己的科研事業,他總是感覺時間緊迫。“要干的事太多了,空間很大,機遇很多,我只覺得時間不夠用。”
國際合作,推動科研與教學的國際化
張教授團隊除了依靠自主研究與開發,也受益于國際科技合作研究、技術引進、吸收與移植創新。他們已與包括德國-夏洛特醫學院、德國-柏林自由大學、加拿大-圭爾夫大學、英國-國王學院和印度-巴拉蒂爾大學等一批國際知名高校的教授、同行開展了實質性的科研合作,同時吸引了一批國外的青年學者加入到研究團隊中來。為推動我國生物技術藥物研發及抗生素替代研究的國際化,加強同行間的合作與交流,張教授于2013年和2014年分別成功舉辦了“中德食品安全與獸藥殘留論壇”和“抗體技術小型國際研討會”。通過國際交流,積極吸收新的科學思想、理論和先進的科研方法,跟蹤世界前沿的科研方法,開拓新的科研思路,避免低水平重復研究,保證高質量地完成科研項目。在前期國際合作的基礎上,張教授團隊積極組建獸用生物制品與新獸藥研究國際合作基地,探索更為制度性、連續性的開展國際合作,探索建立國際合作與知識創新模式,構建國際化人才團隊,提升團隊國際競爭力與影響力。張教授團隊在國際合作上既注重面向發達國家的引進和“請進來”,也強調面向發展中國家的“走出去”,以拓展我們在技術和人才方面的影響力,為我國新獸藥與生物技術產品研究盡早占有世界科技領域的先進地位,他們不斷努力著。
春風化雨,為祖國培養高新人才
除了科研任務,張教授把教書育人、為科研事業培育新時代人才當成了人生的第二大事業。自從進入高校工作后,他將自己的專業知識和豐富閱歷對自己的學生傾囊相授,積極邀請國際知名專家教授參與到本科生、研究生的日常授課中。他組建的實驗團隊借鑒了德國精英教育的培養模式,強調科研與教學一體,他教導學生要站在學者的角度主動培養符合科學原則的思維方式和做事習慣,目標清晰明確、做事細致謹慎、思維獨立奔放、以達到事半功倍的效果。
如今,張小鶯教授已指導培養博士后2人,其中外國博士后1人;博士生4人,其中與德國夏洛特醫學院聯合培養德國博士生1人;培養國內外碩士生19人。組建團隊以來發表了高水平論文60余篇,其中被SCI收錄論文40多篇。張教授所指導的研究生幾乎都能獲得國家級獎學金、校長獎學金、優秀研究生、優秀學位論文或學術論文獎等獎項。并指導本科生成功發表SCI文章,使本科生離SCI之路已不再遙遠。在實驗室他還專意開辟出一片地方,把這些論文復印后整齊地掛列起來,并用自己擅長的反寫書法,在黑板上寫了兩行大字“篤實”、“今日事今日畢”,以激勵他的學生。“我深深被學生們的踏實、上進所打動,并希望他們能兼有靈動的學術思維和嚴謹的作風。”
關鍵詞:生物技術概論;教學改革;體會
中圖分類號:G420 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)37-0041-02
一、引言
生物技術是生命科學的前沿和尖端學科[1],是20世紀70年代末80年代初發展起來的,以現代生物學研究成果為基礎,以基因工程為核心的新興學科[2]。生物技術概論作為將基礎知識和前沿科學相結合的綜合性課程,近年來,除了生命科學專業將其設置為必修課外,一些本科院校非生命科學專業為了促進復合型人才的培養,也將其設置為公共選修課程。珠海校區在2002年開設生物工程專業,并將生物技術概論設置為必修課程。由于該門課程知識面廣,涉及理、工、農、醫等多個方面,學習難度相對較大,同時也為了在醫學院校培養具有創新能力和科研實踐能力的高素質生物技術人才,筆者在多年的教學實踐和教學改革中,在教材選用和內容選擇、教學手段改進等方面不斷探索,有如下幾點體會。
二、選擇適合的教材,優化教學內容
生物技術發展迅速,因此其內容的更新和擴展也相對較快,同時,相關教材的種類繁多,為增加生物工程專業學生的知識面,培養高素質的應用型人才,教研室教師經過多次集體討論,將宋思揚、樓士林主編的《生物技術概論》作為授課教材,該書被列為“普通高等教育‘十一五’國家級規劃教材”,其內容全面而新穎,概念準確,語言深入淺出、通俗易懂,能反映生物技術各領域的最新研究進展[2],在此教材基礎上,又以劉群紅、李朝品主編的《現代生物技術概論》,(英)史密斯(Smith,J.E.)著、鄭平等譯的《生物技術概論(原書第四版)》等書作為教學參考書籍,豐富教學內容,課堂信息量得到大幅度增加。
生物技術作為一門新興學科,在教材中除了介紹基因工程、酶工程、細胞工程、發酵工程的基本原理及基本方法外,還介紹了生物技術在各個領域中的應用,但本課程理論授課僅有28學時,因此在教學內容選擇上,考慮到本專業學生的必修課蛋白質和酶工程、細胞工程和發酵工程這三門課程都有系統的專業課學習,為避免內容重復和學時浪費,將酶工程、細胞工程、發酵工程三章內容在該課程中不做講解,基因工程雖然也有單獨的專業課的學習,但考慮到基因工程技術是生物技術的核心內容,是后面各章節的基礎,因此將其保留。教學學時的合理分配,增強了學生對專業學習的興趣,提高了教學效率。
三、采用靈活多樣的教學方法
教學是一門藝術,而且是一門永無止境的藝術。教學方法即組織教學是取得良好教學效果的重要保障[3]。
1.以問題為導向,激發學生學習的積極性。生物技術概論是一門綜合性很強的學科,內容廣泛。學生在學習過程中感到難點多、知識雜亂,缺乏興趣。以往教學模式中,教師是主體,在課堂教學中始終遵循“教師講授,學生聽,課后復習,考試”這樣常規的教學思路,學生在學習的過程中始終處于被灌輸知識的狀態,學生想象力缺乏,對任何知識沒有探究欲望,缺乏創新意識,對今后的科研和工作都會產生不利影響。因此,教師在課堂教學過程中,可以針對下次內容提前布置一些問題讓學生思考,如在講授生物技術培育抗除草劑、抗病蟲作物時,可預留問題:這些具備抗病、抗蟲作物有這么多優勢,難道沒有危害嗎?在生物技術與食品包裝內容時,課前先提出問題:目前食品包裝方式都有哪些?生物技術在食品包裝方面的應用和優勢在哪里?這些問題的提出,激發了學生對知識探究的興趣。為了解決這些問題,學生在課外時間利用相關專業書籍,網絡查閱文獻,瀏覽相關網頁,不但學生自主學習能力得到提高,而且拓寬了學生對問題的深度和廣度的認識。學生在下次課前可積極發言,闡述自己的觀點和見解,這樣一來,不僅豐富了課堂教學氣氛,而且培養了學生的自主學習的能力。
2.多媒體輔助教學,提高學生學習興趣。興趣是最好的老師,也是學習的動力。在教學活動中,以多媒體技術作為現代教學手段,可以將文字、圖形、聲音、動畫等多種資源整合優化[4]。由于其豐富多彩的畫面的切換使學生置身于教學中,激發了學生的好奇心,使教學表現的內容更充實,更形象生動,更具吸引力[5]。如,講到PCR技術時,因為在其他科目中已經有介紹,考慮到學生可能有所遺忘,可以直接播放動畫,讓學生清楚PCR的基本原理和過程。在此基礎上再講解PCR的一些衍生技術,一方面節省課時避免重復,另一方面加深對新內容的理解和掌握。如,在講解轉基因食品優勢和安全性問題時,先問學生:在一些油桶說明書上明確寫有“本產品為非轉基因產品”等字樣,為什么?針對提出的問題,教師不給予解釋和評論,而是讓學生觀看利用網絡資源搜索到的視頻。這種方式比教師單獨用枯燥的PPT介紹目前轉基因食品種類和相應潛在危害要生動和有趣,同時更能啟發學生對問題進行思考。通過這些形象生動的圖畫和視頻內容,學生對這門課程產生了濃厚的興趣,不但容易掌握和鞏固新內容,也激發了學生的求知欲望,讓學生感受到生物技術與日常生活、實際應用是息息相關的一門學科。
3.安排一定自學內容,讓學生參與教學。生物技術概論內容涵蓋面廣泛,但教學時數有限;在有限的教學學時內,將所有內容都進行精講、詳講是不可能的,因此,根據教學大綱要求,教師可安排一些內容讓學生課后自學。如,講解生物技術與農業一章,其中核移植技術、胚胎干細胞技術及其在養殖業中的應用就可以和生物技術安全性及其應對措施一章中動物克隆聯系起來,布置一些問題讓學生查閱資料,如:克隆技術好不好?從社會倫理角度談對克隆人的認識。可以分成小組形式進行討論,或者以正反兩方的形式組織辯論,或者以小組形式選派代表闡述自己的觀點等,通過這種教學方式,學生的獨立思考、創新能力得到培養,并且充分發揮了其團隊協作能力,提高了學生的自學能力,為今后的學習和工作奠定了基礎。
四、完善考核方式
為避免期末考試一張考卷決定總分的弊端,實施綜合考核方案,將平時成績和期末成績相結合。對于參與課堂討論、辯論、回答問題等都作為平時成績,同時根據平時章節安排,布置了一些論文、書面報告的形式作為作業,也將其歸為平時成績。這種考核方式的變革,使學習不再以單純記憶型為主體,而是在增加學習興趣的前提下加強學生自主學習、創新等能力的培養。
五、結語
多年的教學中,教師不斷地探索、總結、實踐,使學生對學習該門課程充滿了興趣,促進了學生潛能的充分發揮,調動了學生學習的積極性、主動性和創造性,為培養高素質的應用型生物技術人才打下了基礎。
參考文獻:
[1]王正加,斯金平,夏強強,等.“生物技術概論”通識課程教學方法改革探索與實踐[J].中國林業教育,2012,30(2):61-63.
[2]宋思揚,樓士林.生物技術概論[M].北京:科學出版社,2007.
[3]朱甫祥.基于高素質應用型人才培養的生物化學教學[J].高校生物學教學研究,2012,2(1):24-28.
[4]崔妮,王曉娟,顧宜,等.高校多媒體教學發揮最大優勢探討[J].基礎醫學教育,2011,13(8):772-773.
關鍵詞: 微藻生物技術 專業建設 海洋特色
1.引言
微藻生物技術興起于20世紀50年代,它可以被理解為,以微藻生物學為基礎,利用微藻生物體系和工程原理,提供商品和社會服務的綜合性科學。其本質上與農業生物技術相似,即利用太陽光能大量生產生物量,用作人類的有機資源[1]。微藻生物技術發展至今大致可分為兩個階段。1940年―1980年,初步形成一個比較完整的微藻生物技術體系。此時期開發出的用于培養小球藻、螺旋藻和鹽藻的開放式培養系統在許多國家和地區得到了成功推廣,使人類看到了微藻生物技術的巨大經濟潛力。1980年―2000年,微藻生物技術迅速發展,形成了富有特色的微藻生物技術研究體系。目前,全球微藻年產量約8,000―10,000噸,廣泛應用于食品、飼料、精細化工原料、醫藥和航空航天等領域,前景十分廣闊。
我國20世紀50年代中期進行微藻的相關研究,70年代至80年代對螺旋藻、鹽藻及一些固氮藍綠藻的培養與應用等研究取得了一定的成績。90年代后期,我國微藻生物技術快速發展。迄今,我國在藻種選育、培養技術、生物活性成分的分離制備、生物轉化、工廠化培養、微藻保健食品和海水養殖等方面,已達到或接近國際水平。
近年來,隨著陸地資源的衰竭,豐富的海洋微藻資源成為人們關注的熱點。尤其是海洋微藻在保健食品、藥物、飼料、化妝品、生物農藥和污水治理等方面展現的應用前景,為微藻生物技術產業的快速發展帶來了良好的契機[2]。在微藻生物技術應用日益廣泛的今天,如何利用微藻生物技術專業凸顯海洋特色,對人才培養,突出我校辦學的海洋特色,以及“江蘇省海洋大學”的申報等意義重大。
2.創建微藻生物技術專業,在經濟和社會發展需要中體現我校海洋特色
自人們認識到微藻的開發價值和巨大經濟潛力以來,微藻生物技術得到了迅速發展。全世界有關微藻生物技術的專利在1953―1980年的27年間共77項,平均每年僅2.85項;在1981―1993年間卻達到了194項,平均每年16.17項;微藻生物技術也從實驗室走向了產業化,為人類新資源的開發開創了新天地。近年來美國、德國和日本等發達國家已經把海洋生物技術列為重點發展方向,尤其是將海洋微藻的大規模培養及其天然活性物質的分離提取等技術放在首位。
我校可通過借鑒國內中國科學院有關研究所、煙臺大學、大連理工大學、中國海洋大學、廈門大學等單位在微藻研究領域等的成果和經驗,精心做好專業建設規劃,對構建微藻生物技術特色專業的人才培養方案和人才培養模式、課程體系與實驗室建設、校外實習基地建設等進行詳細規則[3,4]。同時我校海洋學院也可以將傳統的生物工程、水產養殖、食品科學與工程和海洋科學等學科交叉融合,通過整合人力、物力資源,進行微藻生物技術專業的創建。海洋學院利用現有的研究條件和研究隊伍,以及國內微藻生物技術的的研究成果,可使該專業具有較高的整體水平,并逐步形成專業特色[5]。我國本科高校,多將微藻生物技術歸屬于水產養殖學科,或列入海洋生化工程學科的研究方向下,而未作為一個獨立的專業。在此契機下,創建微藻生物技術專業恰能凸顯我校的海洋特色。
與其它生物技術相比,我國微藻生物技術尚處于初級發展階段,還存在許多“瓶頸”,需要多學科的通力合作。針對國內外研究現狀,積極開展基于經濟和社會發展需要的微藻生物技術專業的建設,可為國內微藻生物技術產業的發展提供很好的人才保障。同時,結合經濟建設和社會發展的需要,該專業可積極開展β胡蘿卜素、醫藥品、色素、高價值油脂及動物飼料等微藻生物制品的研究。
3.強化微藻生物技術專業優勢,以科研實力支撐我校海洋特色
科學研究是探索自然、社會與思維等事物的性質和客觀規律。我校海洋學院在海洋生物學(省級重點建設)、水產品加工和水產養殖(校級重點建設)等三個學科涵蓋的“重要海洋生物種質資源的保護和利用”、“海洋生物活性物質研究和利用”、“水產品精深加工技術研究和質量安全”、“海洋生態與環境”五個相對穩定的研究方向下,積極開展了微藻生物技術方向的科學研究,在海洋微藻的化感作用、海藻與赤潮藻類的化感作用、海洋微藻的光衰減、海洋微藻多糖的合成、分離和純化、海洋微藻種質庫的建立、海洋經濟微藻濃縮與保存技術產業化應用試驗、抗生素對海洋微藻的促生長作用、螺旋藻的海水馴化及其對生產性能的影響、微波法提取雨生紅球藻中的蝦青素等省教育廳、江蘇省重點實驗室和校級課題的研究上獲得了一些有價值的科研成果。
同時,我校海洋學院擁有學術水平較高的結構合理的科研團隊,在海水增養殖技術、海洋生物病害防治、海洋微生物酶類、海洋魚貝類加工及保鮮、海洋活性物質研究等方面取得了許多高水平的研究成果。近5年500余篇,出版學術專著和教材多部,獲發明專利9項,科技成果轉讓多項,直接經濟效益數千萬元。目前,承擔各級各類項目50多項,其中主持和承擔國家級項目9項(主持國家自然基金1項、承擔國家自然基金4項、主持國家重點實驗室項目2項),承擔省級項目30多項(其中主持省科技廳項目3項)。以上科研成果可逐步構成穩定的微藻生物技術專業的研究方向,并強有力地支撐我校辦學的海洋特色。
4.培養優秀專業人才,將我校海洋特色與地方經濟緊密結合
我校是江蘇省特別是蘇北地區相關行業和領域內人才培養、科學研究與技術開發的重要基地之一。微藻生物技術專業可緊密圍繞地方經濟發展需要,以培養應用型人才為主,使本專業畢業生就業立足本省,重點滿足企事業需要。在專業人才培養過程中,通過強化實驗教學和以雙贏校外實習基地為平臺的實踐環節教學體系,培養學生的創新能力和實踐能力,使他們成為既具有濃厚創新意識和創新能力,又能積極參與地方經濟建設的人才[6,7]。
近年來,連云港贛榆、灌云、灌南和東海等縣海水養殖業異軍突起,成為致富漁民的支柱產業。特別是貝類養殖、魚蝦養殖迅速崛起,對餌料的需求急劇激增,也對餌料質量提出了更高的要求。鑒于此,微藻生物技術專業可依托我校重點實驗室,將魚蝦貝類的生理特征、生活習性、企業標準的優質微藻餌料的制備等作為研究課題,采用開放實驗,專業綜合實驗,以及畢業設計與論文等方式,培養基于連云港地方經濟需求的優秀的應用型人才,從而將我校海洋特色與地方經濟緊密結合,實現高等學校人才培養、科學研究和社會服務的三大功能。
5.努力推進成果轉化,在開展科技合作中融合我校海洋特色
可持續發展是21世紀科學技術研究的主導方向,目前絕大部分化工產品的原料來自于石油,隨著石油資源的日益枯竭,近年來人們的目光聚焦于可再生的生物資源,其中通過水生微藻養殖制備全新的燃料源成為備受關注的亮點。我國具有可觀的海洋微藻資源總量,專家認為這為我國在尋找石油替代品的研究提供了一次歷史機遇,做好微藻制備燃料源的開發與產業化工作,對我國可持續發展戰略具有重要意義。
早在1978年,美國在“水生種類計劃”研究中就已經證實能夠利用微藻制造生物柴油。他們指出,用微藻來生產生物柴油已經比礦物油具有價格競爭力,并且能減排柴油發電機廢氣中高達92%的CO2和氧化氮。10―20年后,當容易開采的石油接近枯竭,全球變暖加劇,微藻生物柴油相對昂貴的石油替代品,如頁巖油和瀝青砂油,將具有更大的價格競爭力。鑒于此,微藻生物技術專業可利用我校的交叉學科優勢,積極開展基于微藻資源的全新的燃料源的研究開發工作。而且可以從微藻中提取出更多的生物制品和副產品,進一步提高微藻培養的經濟性。其產量高、需水少、肥料效率高,潛在產量超過陸地農作物產量的30倍,海洋微藻的生產優勢,加上燃料制取技術的不斷進步,可保證微藻生物技術專業在開展科技合作中很好地融合我校的海洋特色。
6.結語
當今,人類正面臨人口膨脹、陸地資源減少和環境惡化這三大全球性問題。開發利用海洋資源是解決這些問題的重要途徑之一,一場以開發海洋生物資源為標志的“藍色革命”正在世界范圍內蓬勃興起。我們相信,隨著人類對微藻的深入認識和了解,隨著高新技術和人力物力的大量投入,以及各學科乃至世界各國間的廣泛合作,微藻生物技術必將成為解決人類食品和能源的主要途徑,為人類的生存作出貢獻。與此同時,我校在其建設與發展過程中,積極探索微藻生物技術專業的建設,對凸顯我校海洋特色,以及推動地方經濟健康、快速發展意義深遠。
參考文獻:
[1]王長海.微藻與微藻生物技術[J].漁業現代化,2006,1:20-22.
[2]管華詩,耿美玉,王長云.21世紀中國海洋藥物.中國海洋藥物,2004,4:44-47.
[3]韓新,潘志權,丁一剛等.化工特色生物技術新專業建設實踐[J].化工高等教育,2008,6:31-33.
[4]胡興昌.生物技術專業建設的探索性研究[J].上海師范大學學報(教育版),2003,32(3):38-41.
[5]曹軍衛,楊復華,張翠華.生物技術專業建設的實踐與探索[J].微生物學通報,2002,29(2):99-101.
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主管單位:北京電子控股有限責任公司
主辦單位:北京市電子產品質量檢測中心;北京方略信息科技有限公司
出版周期:雙月刊
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本:大16開
國際刊號:1674-6244
國內刊號:11-5808/TS
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發行范圍:國內外統一發行
創刊時間:2009
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期刊簡介
《食品安全質量檢測學報》(雙月刊)創刊于2009年,是國內首本專注于食品安全與質量的科技期刊.它所刊登的論文將反映食品安全和質量控制的研究熱點、前沿技術及發展方向.《食品安全質量檢測學報》意于搭建中國食品安全與質量及其相關領域的國內外科學家探索新理論、新技術的平臺;努力成為培養和發現食品安全和質量學科人才的基地,不同學派、不同學術觀點“百家爭鳴”的園地. 讀者為從事食品及相關行業的科研、管理人員及教育工作者。
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